CN103437837A - 一种生物质固体燃料热力转换系统 - Google Patents

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Abstract

一种生物质固体燃料热力转换系统，包括生物质固体燃料输送系统1、生物质固体燃料锅炉系统2、高温热能涡轮发电系统3、低温热能膨胀器发电系统4、固体燃料灰渣有机肥制造系统5。该系统所使用的生物质固体燃料由秸秆加工制成，并能够通过燃烧该燃料来实现供热与发电，热效率可达86％。该系统还能够大规模、高效率地利用燃料灰渣进行有机肥工业化加工，制作的有机肥料可再还于农田，能够改良土壤，帮助农作物茁壮成长，是燃料灰渣重新进入生物链再循环的理想方案，既有效解决了秸秆焚烧造成的大规模环境污染问题，又解决了城镇化建设中的城乡及其工业产业园、工业企业的供暖、供汽、供电问题，从而为人类未来提供了一种可再生的绿色能源，市场前景非常广阔。

Description

一种生物质固体燃料热力转换系统
技术领域
本发明属于生物质能源生产技术领域，具体涉及一种生物质固体燃料热力转换的工业化生产技术。
背景技术
众所周知，生物质能源是一种可再生能源，是人类未来能源和化学燃料的重要来源。而生物质固体燃料热力转换的工业化生产技术是目前生物质能源生产的关键技术，已引起了全世界人们的高度重视。
在我国的生物质能源市场上，生物质能源生产技术研发无论是在生物质燃料、生物质锅炉、生物质热力发电还是生物质锅炉灰渣的再循环利用方面均刚刚起步，还没有形成大规模工业化生产能力，从而难以满足越来越高的市场需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质固体燃料热力转换系统，以求高效率地大规模工业化地提供和转换生物质能源，从而解决城镇化建设中的城乡及其工业产业园、工业企业的供暖、供汽、供电问题，并通过农业生产完成生物质燃料灰渣重新进入生物链的再循环。
本发明所述的一种生物质固体燃料热力转换系统，包括生物质固体燃料输送系统、生物质固体燃料锅炉系统、高温热能涡轮发电系统、低温热能膨胀器发电系统、固体燃料灰渣有机肥制造系统。
在该系统中，所述的生物质固体燃料输送系统由斗式输送机、燃料贮存箱、燃料供给箱、水箱、输送带和输送电机组合构成；生物质固体燃料由斗式输送机输送给燃料贮存箱，再经输送带和输送电机输送到燃料供给箱，经水箱适当加湿后再经输送带和输送电机输送进生物质固体燃料锅炉系统。
当生物质固体燃料输送系统将生物质固体燃料有序送入生物质固体燃料锅炉系统的燃烧槽中后，该生物质固体燃料一边被设置在燃烧槽中的水冷螺杆推动向前翻滚运动，一边在配气装置按不同燃烧位置配入的空气或氧气作用下高效率燃烧释放大量热能，设置在生物质固体燃料锅炉系统燃烧室中的多层吸热水管将热能转换为热水或高压水蒸汽输出做功。
当生物质固体燃料锅炉系统的高压水蒸汽进入高温热能涡轮发电系统后则推动涡轮机带动高速发电机旋转，将热能转换为电力输出；发电后的低压水蒸汽及其它供热循环回来的低压水蒸汽进入冷交换设备经压缩机泵成高压水蒸气进入热交换设备用剩余热能驱动低温热能膨胀器发电系统发电；生物质固体燃料在固体燃料锅炉系统燃烧后剩余的灰渣被送入有机肥制造系统，并在有机肥制造系统中按①堆放发酵、②物料粉碎、③配料搅拌、④转鼓造粒、⑤烘干、⑥筛分、⑦包装贮存工艺步骤制作输出优质有机肥料。
在该系统中，生物质固体燃料锅炉系统的燃烧室中设有多层吸热水管，还设有至少一套燃烧槽及水冷螺杆，燃烧槽为圆弧底长槽，下部封闭但设有通气孔，水冷螺杆设置在圆弧底长槽中，水冷螺杆的空心旋转轴通过轴承设置在圆弧底长槽的两端上并由螺杆马达驱动，水箱高低差水循环冷却；该生物质固体燃料锅炉系统还设有至少一套燃烧配气装置，该配气装置包含风量和氧气配比调整机构。
在该系统中，低温热能膨胀器发电系统包括蒸发器、双推膨胀器、压缩机、发电机、冷凝器；热能被蒸发器收集，将高压水加热为高压热蒸汽，高压热蒸汽输入双推膨胀器带动发电机输出电力后变为低压水蒸汽，低压水蒸汽被冷却后变为低压水进入冷凝器，低压水被压缩机泵成高压水返回蒸发器循环作业，完成从低温热能到高效电能的转换。
本发明所使用的生物质固体燃料由秸秆加工制成，其燃烧热值已达到工业锅炉燃料的使用标准，燃烧这种生物质固体燃料来实现供热与发电，热效率可达86％，这是目前国内外生物质固体燃料热力转换的最高水平。
在本发明中，用生物质固体燃料灰渣制作的有机肥料可再还于农田，能够改良土壤，帮助农作物茁壮成长，具有用途广，成本低，无污染、经济效益突出的特点，是生物质燃料灰渣重新进入生物链再循环的理想方案。
本发明的一台35吨生物质固体燃料锅炉系统，每年可替代标准煤6万吨，减少二氧化硫排放3600吨，减少二氧化碳排放10.8万吨，减少灰渣运输21000吨。既有效解决了秸秆焚烧造成的大规模环境污染问题，又为人类未来提供了一种可再生的绿色能源，市场前景非常广阔。
附图说明
图1为本发明实施例系统结构框图
图2为本发明实施例生物质固体燃料输送系统结构图
图3为本发明实施例生物质固体燃料锅炉系统结构图
图4为本发明实施例低温热能膨胀器发电系统原理图
图5为本发明实施例固体燃料灰渣有机肥制造系统工艺流程图
图中标注：
1.生物质固体燃料输送系统      2.生物质固体燃料锅炉系统
3.高温热能涡轮发电系统        4.低温热能膨胀器发电系统
5.固体燃料灰渣有机肥制造系统
11.斗式输送机  12.燃料贮存箱  13.燃料供给箱  14.水箱
21.多层吸热水管  22.水冷螺杆  23.燃烧槽  24.配气装置
41.蒸发器  42.双推膨胀器  43.压缩机  44.发电机  45.冷凝器
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行具体说明：
参考附图1、2、3，本发明实施例所述的一种生物质固体燃料热力转换系统，包括生物质固体燃料输送系统1、生物质固体燃料锅炉系统2、高温热能涡轮发电系统3、低温热能膨胀器发电系统4、固体燃料灰渣有机肥制造系统5；生物质固体燃料输送系统1将生物质固体燃料有序送入生物质固体燃料锅炉系统2的燃烧槽23中，该生物质固体燃料一边被设置在燃烧槽中的水冷螺杆22推动向前翻滚运动，一边在配气装置24按不同燃烧位置配入的空气或氧气作用下高效率燃烧释放大量热能，生物质固体燃料锅炉系统2燃烧室中的多层吸热水管21将热能转换为热水或高压水蒸汽输出做功。
参考附图1、3、4，生物质固体燃料锅炉系统2的高压水蒸汽输出进入高温热能涡轮发电系统3推动涡轮机带动高速发电机旋转，将热能转换为电力输出；发电后的低压水蒸汽及其它供热循环回来的低压水蒸汽进入冷交换设备经压缩机泵成高压水蒸气进入热交换设备用剩余热能驱动低温热能膨胀器发电系统4发电。
参考附图1、3、5，生物质固体燃料在固体燃料锅炉系统2燃烧后剩余的灰渣被送入有机肥制造系统5，并在有机肥制造系统5中按①堆放发酵、②物料粉碎、③配料搅拌、④转鼓造粒、⑤烘干、⑥筛分、⑦包装贮存工艺步骤制作输出优质有机肥料。
参考附图2、3，生物质固体燃料输送系统1由斗式输送机11、燃料贮存箱12、燃料供给箱13、水箱14、输送带和变频输送电机组合构成；生物质固体燃料由斗式输送机11输送给燃料贮存箱12，再经输送带和变频输送电机输送到燃料供给箱13，经水箱14适当加湿后再经输送带和变频输送电机输送进生物质固体燃料锅炉系统2的燃烧室。该生物质固体燃料锅炉系统2的燃烧室中设有两套燃烧槽23及水冷螺杆22，燃烧槽23为圆弧底长槽，下部封闭但设有通气孔，水冷螺杆22设置在圆弧底长槽中，水冷螺杆的空心旋转轴通过轴承设置在圆弧底长槽的两端上并由螺杆马达驱动，水箱14高低差水循环冷却；该生物质固体燃料锅炉系统2还设有三套燃烧配气装置24，该配气装置24包含风量和氧气配比调整机构其输出喷咀按上、中、下三路分别设置在燃烧室内。另外，该生物质固体燃料锅炉系统2的尾部还增设了引风机、空气预热器、旋风分离器等辅助设施。
参考附图1、4，低温热能膨胀器发电系统4，包括蒸发器41、双推膨胀器42、压缩机43、发电机44、冷凝器45；热能被蒸发器41收集，将高压水加热为高压热蒸汽，高压热蒸汽输入双推膨胀器42带动发电机44输出电力后变为低压水蒸汽，低压水蒸汽被冷却后变为低压水进入冷凝器45，低压水被压缩机43泵成高压水返回蒸发器41循环作业，完成从低温热能到高效电能的转换。
本发明实施例使用的生物质固体燃料为本公司自主知识产权的发明专利产品：生物质三合粉固体燃料(发明专利号：ZL200910166760.9)。
本发明实施例所属的生物质固体燃料输送系统和生物质固体燃料锅炉系统、高温热能涡轮发电系统和低温热能膨胀器发电系统、固体燃料灰渣有机肥制造系统被划分为三个独立单元呈分布式管理运行。

Claims (6)

1.一种生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：包括生物质固体燃料输送系统(1)、生物质固体燃料锅炉系统(2)；生物质固体燃料输送系统(1)将生物质固体燃料有序送入生物质固体燃料锅炉系统(2)的燃烧槽(23)中，该生物质固体燃料一边被设置在燃烧槽中的水冷螺杆(22)推动向前翻滚运动，一边在配气装置(24)按不同燃烧位置配入的空气或氧气作用下高效率燃烧释放大量热能，设置在生物质固体燃料锅炉系统(2)燃烧室中的多层吸热水管(21)将热能转换为热水或高压水蒸汽输出做功。
2.根据权利要求1所述的生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：还包括热能发电系统；该热能发电系统由高温热能涡轮发电系统(3)和低温热能膨胀器发电系统(4)或仅由高温热能涡轮发电系统(3)或仅由低温热能膨胀器发电系统(4)构成；生物质固体燃料锅炉系统(2)的高压水蒸汽输出进入高温热能涡轮发电系统(3)推动涡轮机带动高速发电机旋转，将热能转换为电力输出；发电后的低压水蒸汽及其它供热循环回来的低压水蒸汽进入冷交换设备经压缩机泵成高压水蒸气进入热交换设备用剩余热能驱动低温热能膨胀器发电系统(4)发电。
3.根据权利要求1或2所述的生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：还包括固体燃料灰渣有机肥制造系统(5)；生物质固体燃料在固体燃料锅炉系统(2)燃烧后剩余的灰渣被送入有机肥制造系统(5)，并在有机肥制造系统(5)中按①堆放发酵、②物料粉碎、③配料搅拌、④转鼓造粒、⑤烘干、⑥筛分、⑦包装贮存工艺步骤制作输出优质有机肥料。
4.根据权利要求1所述的生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：所述的生物质固体燃料输送系统(1)由斗式输送机(11)、燃料贮存箱(12)、燃料供给箱(13)、水箱(14)、输送带和输送电机组合构成；生物质固体燃料由斗式输送机(11)输送给燃料贮存箱(12)，再经输送带和输送电机输送到燃料供给箱(13)，经水箱(14)适当加湿后再经输送带和输送电机输送进生物质固体燃料锅炉系统(2)。
5.根据权利要求1所述的生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：所述的生物质固体燃料锅炉系统(2)的燃烧室中设有多层吸热水管(21)，还设有至少一套燃烧槽(23)及水冷螺杆(22)，燃烧槽(23)为圆弧底长槽，下部封闭但设有通气孔，水冷螺杆(22)设置在圆弧底长槽中，水冷螺杆的空心旋转轴通过轴承设置在圆弧底长槽的两端上并由螺杆马达驱动，水箱高低差水循环冷却；该生物质固体燃料锅炉系统(2)还设有至少一套燃烧配气装置(24)，该配气装置(24)包含风量和氧气配比调整机构。
6.根据权利要求1所述的生物质固体燃料热力转换系统，其特征在于：所述的低温热能膨胀器发电系统(4)，包括蒸发器(41)、双推膨胀器(42)、压缩机(43)、发电机(44)、冷凝器(45)；热能被蒸发器(41)收集，将高压水加热为高压热蒸汽，高压热蒸汽输入双推膨胀器(42)带动发电机(44)输出电力后变为低压水蒸汽，低压水蒸汽被冷却后变为低压水进入冷凝器(45)，低压水被压缩机(43)泵成高压水返回蒸发器(41)循环作业，完成从低温热能到高效电能的转换。
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